GFX-3S型電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)

1、GFX-3S型電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)GFX-3S型自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)廣鐵集團(tuán)公司科研所目 錄一、 綜述······································· 2二、 系統(tǒng)組成

2、··································· 421 系統(tǒng)組成·············

3、83;················ 422 系統(tǒng)外觀圖··························· 4三、 工作原理···&#

4、183;····························· 63 1 地面感應(yīng)信號(hào)接收器··················

5、; 732 控制系統(tǒng)····························· 733 燈顯指示··················

6、;··········· 9四、 主要性能指標(biāo)······························ 11五、 外形尺寸和感應(yīng)接收器安裝要求···

7、3;·········· 13六、系統(tǒng)對(duì)外連接圖····························· 15七、系統(tǒng)電路原理圖······

8、3;······················ 16八、售后服務(wù)··························&

9、#183;······ 18一 綜述 高速重載是中國(guó)鐵路的發(fā)展方向。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提高和電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)里程的不斷延長(zhǎng)，對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來(lái)越高，因此電力機(jī)車(chē)安全、準(zhǔn)確、可靠地通過(guò)分相區(qū)間也越來(lái)越引起大家的關(guān)注。 在鐵道電氣化牽引區(qū)段，牽引供電采用單相工頻交流供電方式。為使電力系統(tǒng)的三相供電負(fù)荷平衡和提高電網(wǎng)的利用率，電氣化鐵路的供電接觸網(wǎng)采用分相段供電，各分相段采用長(zhǎng)度不等的絕緣間隔（即分相區(qū)間），電力機(jī)車(chē)通過(guò)分相區(qū)間必須斷電惰行。為了保證電力機(jī)車(chē)安全通過(guò)分相區(qū)間，在分相區(qū)前、后30m線路左側(cè)設(shè)置斷、合標(biāo)志牌，以提示

10、乘務(wù)員操縱機(jī)車(chē)安全通過(guò)分相區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)斷電運(yùn)行均由乘務(wù)員操作完成，提前斷電和滯后合閘的操縱現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。由于列車(chē)無(wú)電運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，列車(chē)速度損失較大。同時(shí)，隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提高，特別是在準(zhǔn)高速、高速線路上，每小時(shí)通過(guò)多個(gè)分相區(qū)，手動(dòng)操縱過(guò)于頻繁，對(duì)運(yùn)行安全極為不利，乘務(wù)員稍有疏忽就會(huì)產(chǎn)生拉電弧、燒分相絕緣器等現(xiàn)象，由此引起變電所跳閘，中斷供電，造成行車(chē)事故。 為了適應(yīng)鐵路提速和高速發(fā)展的需要以及保證電氣化鐵路的安全運(yùn)行，鐵道部科教司于2000年下達(dá)了車(chē)載式自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的研制的科技攻關(guān)計(jì)劃，其主要任務(wù)是： 電力機(jī)車(chē)上過(guò)分相方案的系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 研制滿足機(jī)車(chē)運(yùn)用要求的自動(dòng)過(guò)分相裝置和地面裝置； 完成

11、車(chē)載及地面裝置的安裝、運(yùn)行試驗(yàn)以及運(yùn)用考核。 車(chē)載式自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的研制于2001年6月通過(guò)鐵道部科教司的科技成果鑒定，與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為該系統(tǒng)技術(shù)已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。GFX-3S型電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)由廣鐵集團(tuán)公司機(jī)務(wù)處、廣鐵科研所和懷化機(jī)務(wù)段共同針對(duì)微機(jī)控制電力機(jī)車(chē)而研制的自動(dòng)過(guò)分相控制產(chǎn)品。其主要功能是當(dāng)電力機(jī)車(chē)通過(guò)分相區(qū)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)機(jī)車(chē)速度、位置自動(dòng)平滑降牽引電流、斷輔助機(jī)組和分?jǐn)嘀鲾嗦菲?，通過(guò)分相區(qū)后，自動(dòng)閉合主斷路器、閉合輔助機(jī)組和控制牽引電流平滑上升，從而實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車(chē)通過(guò)分相區(qū)時(shí)操作的自動(dòng)化，大大的減輕了乘務(wù)員的工作強(qiáng)度。系統(tǒng)采用了高可靠PLC作為控制單元、免維護(hù)的地面定位方

12、式，實(shí)現(xiàn)精確控制電力機(jī)車(chē)通過(guò)分相區(qū)。本裝置適用于微機(jī)控制的電力機(jī)車(chē)。二 系統(tǒng)組成2.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)由感應(yīng)接受器（簡(jiǎn)稱(chēng)車(chē)感器）、自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器和信號(hào)指示三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1圖 1 車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 系統(tǒng)外觀圖2 自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器安裝圖圖3 車(chē)感器安裝圖 圖4 信號(hào)指示安裝圖三 工作原理 本系統(tǒng)是基于免維護(hù)地面定位技術(shù)的車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相控制系統(tǒng)。機(jī)車(chē)通過(guò)感應(yīng)地面定位信號(hào)確定機(jī)車(chē)與分相點(diǎn)的相對(duì)位置，地面定位和機(jī)車(chē)感應(yīng)信號(hào)分別采用斜對(duì)稱(chēng)埋設(shè)和備份接收，以保證自動(dòng)過(guò)分相的安全和可靠。 圖5 地面感應(yīng)器的埋設(shè)方式如圖5所示，預(yù)先根據(jù)要求在每個(gè)分相區(qū)前后分別埋設(shè)兩個(gè)地面感應(yīng)器

13、。機(jī)車(chē)過(guò)分相信號(hào)的感應(yīng)、處理，由地面磁感應(yīng)器、車(chē)感器和車(chē)感信號(hào)處理裝置共同完成。機(jī)車(chē)過(guò)分相的控制，由微機(jī)柜及機(jī)車(chē)控制回路完成。微機(jī)柜對(duì)機(jī)車(chē)過(guò)分相的自動(dòng)控制，與司機(jī)操作控制并聯(lián)，當(dāng)司機(jī)操作控制過(guò)分相，自動(dòng)控制起監(jiān)視作用。機(jī)車(chē)運(yùn)行至G1(G4)點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器接收到感應(yīng)接收器感應(yīng)的預(yù)告地面定位信號(hào)，信號(hào)處理器向微機(jī)柜發(fā)出過(guò)分相預(yù)告信號(hào)，微機(jī)柜根據(jù)此時(shí)機(jī)車(chē)運(yùn)行速度，控制電機(jī)電流平穩(wěn)下降到0，發(fā)出斷主斷信號(hào)給控制電路，控制電路控制機(jī)車(chē)斷劈相機(jī)、斷主斷（預(yù)告模式）；同時(shí)，司機(jī)室蜂鳴器響3s,提醒司機(jī)過(guò)分相區(qū)。當(dāng)G1(G4)信號(hào)失效時(shí)，機(jī)車(chē)運(yùn)行至G2(G3)點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器接收到感應(yīng)接收器

14、感應(yīng)的強(qiáng)迫地面定位信號(hào)，信號(hào)處理器向微機(jī)柜發(fā)出過(guò)分相強(qiáng)迫斷信號(hào)，微機(jī)柜立即封鎖電機(jī)電流，發(fā)出斷主斷信號(hào)給控制電路控制機(jī)車(chē)斷劈相機(jī)、斷主斷。在正常接收到G1(G4)信號(hào)時(shí)G2(G3)信號(hào)不起作用（強(qiáng)迫斷模式）。機(jī)車(chē)通過(guò)無(wú)電區(qū)后，根據(jù)接收G3(G1)點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器接收到感應(yīng)接收器感應(yīng)的合閘地面定位信號(hào)信號(hào)，則通過(guò)預(yù)告信號(hào)通道向微機(jī)柜送出合主斷 信號(hào)，司機(jī)室蜂鳴器響3s,提醒司機(jī)已通過(guò)分相區(qū)。微機(jī)柜發(fā)出合主斷給控制電路，控制電路控制機(jī)車(chē)合劈相機(jī)、合主斷。預(yù)備好后，微機(jī)柜控制電機(jī)電流緩慢恢復(fù)到過(guò)分相前工況。在正常接收G3(G1)信號(hào)時(shí)G4(2)信號(hào)不起作用。31地面感應(yīng)信號(hào)接收器自動(dòng)過(guò)分相的

15、關(guān)鍵技術(shù)是定位，定位是否準(zhǔn)確是系統(tǒng)準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵。地面感應(yīng)信號(hào)安裝在機(jī)車(chē)的轉(zhuǎn)向架上，采用密封防水、防震設(shè)計(jì)處理，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。安裝在機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架上的地面感應(yīng)信號(hào)接收器通過(guò)地面感應(yīng)器時(shí)，在地面感應(yīng)信號(hào)接收器上感應(yīng)一個(gè)幅值和寬度與機(jī)車(chē)運(yùn)行速度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。地面感應(yīng)接收器安裝于機(jī)車(chē)下部轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)，共四個(gè)。前后相互備份。311 地面感應(yīng)接收器 地面感應(yīng)接收器基于電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)接收線圈與地面感應(yīng)器的磁場(chǎng)相結(jié)合，完成系統(tǒng)的定位識(shí)別。具有識(shí)別準(zhǔn)確高、相應(yīng)時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。312 地面感應(yīng)器 地面感應(yīng)器是嵌入到軌枕里的永久磁鐵，具有耐高溫、耐腐蝕、不會(huì)損壞等特點(diǎn)，適

16、合安裝在室外。 地面感應(yīng)器的安裝見(jiàn)附件1。 32 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是由系統(tǒng)信號(hào)處理單元以及控制單元組成。系統(tǒng)信號(hào)處理器采集感應(yīng)接收器接收的定位信號(hào)、機(jī)車(chē)運(yùn)行方向、處理相應(yīng)的信息、發(fā)出相關(guān)的信息指令、自診斷故障信息、輸出顯示信息等功能。系統(tǒng)控制單元?jiǎng)t由機(jī)車(chē)的微機(jī)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要功能是采集由系統(tǒng)信號(hào)處理器輸出的定位信息、機(jī)車(chē)速度、司機(jī)指令、牽引電流、供電網(wǎng)壓等相關(guān)機(jī)車(chē)信息，并根據(jù)接收到信號(hào)處理器輸出的定位信息、機(jī)車(chē)運(yùn)行速度，確定控制牽引電流下降的速率和確定斷開(kāi)主斷路器的位置。通過(guò)分相區(qū)后，根據(jù)接收到信號(hào)處理器輸出的定位信息，控制閉合主斷路器和控制牽引電流平穩(wěn)上升。信號(hào)處理器的面板示意圖如圖6所示。

17、信號(hào)處理器的背面示意圖如圖7所示。 信號(hào)處理器在通電、屏蔽接收信號(hào)結(jié)束或通過(guò)分相點(diǎn)后進(jìn)行一次自檢。信號(hào)處理器在前進(jìn)方向右側(cè)兩個(gè)感應(yīng)接收器分別接收到預(yù)告感應(yīng)器信號(hào)和反向強(qiáng)迫感應(yīng)器信號(hào)，以及前進(jìn)方向左側(cè)兩個(gè)感應(yīng)接收器分別接收到強(qiáng)迫感應(yīng)器信號(hào)和反向預(yù)告感應(yīng)器信號(hào)，則屏蔽接收信號(hào)16S開(kāi)始接收感應(yīng)信號(hào)，否則屏蔽接收信號(hào)2分鐘開(kāi)始接收信號(hào)。圖6 信號(hào)處理器的面板示意圖· 正常指示燈：信號(hào)處理器進(jìn)行自檢，當(dāng)檢測(cè)到有一路感應(yīng)接收回路有故障時(shí)，正常指示燈閃亮。當(dāng)檢測(cè)到所有感應(yīng)接收回路有故障時(shí)，正常燈滅。信號(hào)處理器正常工作指示燈亮。· 工作指示燈：信號(hào)處理器工作時(shí)，工作指示燈亮。信號(hào)處理器不

18、能正常工作，則工 作指示燈滅。· 試驗(yàn)按鈕：可用于試驗(yàn)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)工作是否正常。在端司機(jī)室的手柄放在 “前”位，按動(dòng)試驗(yàn)按鈕，可模擬自動(dòng)過(guò)分相強(qiáng)迫斷。等2分鐘后或斷合一次信號(hào)處理器的電源開(kāi)關(guān)。在端司機(jī)室的手柄放在“后”位，按動(dòng)試驗(yàn)按鈕，可模擬自動(dòng)過(guò)分相預(yù)告斷。自動(dòng)過(guò)分相預(yù)告斷在機(jī)車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，要等30s后斷主斷路器。· 電源開(kāi)關(guān)： 信號(hào)處理器的電源開(kāi)關(guān)。信號(hào)處理器故障時(shí)可以關(guān)閉電源。· T1指示燈：車(chē)感器信號(hào)1指示，接收到感應(yīng)信號(hào)時(shí)閃亮。· T2指示燈：車(chē)感器信號(hào)2指示，接收到感應(yīng)信號(hào)時(shí)閃亮。· T3指示燈：車(chē)感器信號(hào)3指示，接收到感應(yīng)信號(hào)時(shí)

19、閃亮。· T4指示燈：車(chē)感器信號(hào)4指示，接收到感應(yīng)信號(hào)時(shí)閃亮。· 前指示燈：機(jī)車(chē)向前信號(hào)輸入到信號(hào)處理器時(shí)，指示燈亮。· 后指示燈：機(jī)車(chē)向后信號(hào)輸入到信號(hào)處理器時(shí)，指示燈亮。· 預(yù)告/恢復(fù)指示燈：信號(hào)處理器輸出預(yù)告信號(hào)和恢復(fù)信號(hào)時(shí)，指示燈亮。· 強(qiáng)迫指示燈：信號(hào)處理器輸出強(qiáng)迫信號(hào)時(shí)，指示燈亮。· 重聯(lián)指示燈：機(jī)車(chē)選擇恢復(fù)點(diǎn)信號(hào)輸入到信號(hào)處理器時(shí)，指示燈亮。圖7 信號(hào)處理器的背面示意圖說(shuō)明：外接插頭：X2、X3、X4和X5信號(hào)處理器與感應(yīng)接收器外接插頭，X1與微機(jī)柜、機(jī)車(chē)控制電路和110V電源的連接插頭外接插頭。33燈顯指示 燈顯指示的

20、主要功能是顯示整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的狀況。當(dāng)系統(tǒng)接收到信號(hào)時(shí)能及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)出燈光及蜂鳴聲以提醒司機(jī)。在機(jī)車(chē)的、端司機(jī)室的操縱臺(tái)上安裝一個(gè)工作指示燈，一個(gè)接收到預(yù)告信號(hào)指示的蜂鳴器。蜂鳴器用于指示接收到預(yù)告信號(hào)的狀況，當(dāng)機(jī)車(chē)通過(guò)埋設(shè)在地面的預(yù)告感應(yīng)器時(shí)，感應(yīng)接收器接收到地面信號(hào)。信號(hào)處理器接收到感應(yīng)接收器接收的信號(hào)，向微機(jī)柜發(fā)出過(guò)分相區(qū)的預(yù)告信號(hào)。同時(shí)，通過(guò)蜂鳴器向司機(jī)發(fā)出自動(dòng)過(guò)分相已經(jīng)工作。如機(jī)車(chē)通過(guò)“禁止雙弓”標(biāo)牌時(shí)，蜂鳴器沒(méi)有響，可以采用手動(dòng)過(guò)分相。四 主要性能指標(biāo)4 1使用環(huán)境 海拔高度不超過(guò)2500m； 最高周?chē)諝鉁囟葹?0，允許在40存放； 最低周?chē)諝鉁囟葹?0，允許在40存放； 周?chē)?/p>

21、空氣濕度：最濕月份平均最大相當(dāng)濕度不大于95（該月月平均最低溫度為25）； 相對(duì)于機(jī)車(chē)垂向、橫向、縱向存在著頻率f為150Hz時(shí)等于1g； 因機(jī)車(chē)連掛時(shí)沖擊，沿機(jī)車(chē)縱向激起的加速度不大于3g; 信號(hào)處理器安裝在能防止風(fēng)、沙、雨、雪直接侵襲的車(chē)體內(nèi)。4 2 額定參數(shù) 型號(hào)：GFX3S型自動(dòng)過(guò)分相裝置 工作電壓：DC77V137V； 功耗：6W； 絕緣電阻：500； 工作溫度：2570； 適用速度范圍 10300km/h； 感應(yīng)接收器直流電阻：620±5；4 3 技術(shù)要求車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相裝置信號(hào)處理器的元件滿足TB/T3021-2001鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛電子裝置標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；44 工作性能 左邊地

22、感器信號(hào)輸出（強(qiáng)迫信號(hào)） 110V、脈寬1s±10%右邊地感器信號(hào)輸出（預(yù)告信號(hào)） 110V、脈寬3s±10%恢復(fù)信號(hào)（從預(yù)告信號(hào)通道輸出） 110V、脈寬3s±10%接收相應(yīng)時(shí)間0.05s±10%五 外形尺寸和感應(yīng)接收器安裝要求車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器外形及安裝尺寸如圖8：圖 8感應(yīng)接收器的外形、安裝尺寸和連線插頭插座定義如下圖9：圖9車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相裝置的感應(yīng)接收器安裝如圖10（距鋼軌內(nèi)側(cè)335mm-10mm，距鋼軌踏面110mm20mm）。圖 10六 系統(tǒng)對(duì)外連接圖6.1 20芯插座X1的定義（信號(hào)可根據(jù)機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行選擇）點(diǎn)位裝置線號(hào)定義備注X1:8GX108DC 110V電源X1:18GX118DC 0V電源X1:10GX110端向前11